ウルトラファインバブルの歴史と発生方法HISTORY OF UFB

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【日本初のイノベーション技術】ウルトラファインバブルの歴史とその発生方法

今回はウルトラファインバブルの歴史とその発生方法についてご説明していきます。ウルトラファインバブルの洗浄や保湿効果が判るまで、どのようなヒストリーがこの技術には秘められているのか…

ウルトラファインバブルの定義

ウルトラファインバブルとは 1μm 以下の泡と定義されているナノサイズの泡です。その大きさは約0.000001mm!100万個並べても1ミリに満たない程度の極めて微細な泡のことを言います。
1μm以上100μm未満をマイクロバブルと定義されており、これらの総称をファインバブルと言います。

ウルトラファインバブルとマイクロバブルを混同され混乱される方も多くいらっしゃいますが、泡の大きさを比較をするとウルトラファインバブルはマイクロバブルの1,000分の1大きさです。現在わかっている効果、効能も大きく変わります。

ファインバブルの歴史🎞

ファインバブルは1998年頃に、世界的にも有数な牡蠣生産国であるここ日本で発見されました。なぜ牡蠣とファインバブルが関係するのかというと、1997~1998年に広島湾で「 ヘテロカプサ」と呼ばれる新種の赤潮が発生し、養殖カキだけでも40億円を越える被害が出ました。この赤潮被害の解決策として試されたのがマイクロバブルでした。

当時のマイクロバブルの発生機を研究開発していたのは、広島県の徳山高専の大成博文教授(当時)です。大成博文教授は、水質浄化の研究者として、80年頃から土木建築分野用の気泡発生装置の開発を進めていました。
この気泡発生装置がファインバブルの歴史の始まりです。

牡蠣と赤潮被害について

赤潮とは、小さな植物プランクトンが異常発生し、海が赤く見える現象を言います。そもそもの原因は、工場や家庭から流れる排水によるものです。排水には、プランクトンが好む窒素やリンなどの養分が含まれているため、プランクトンの異常発生を引き起こしてしまいます。

赤潮の発生によって太陽光が海中まで届かなくなり、海藻などの海洋植物は光合成ができなくなります。すると、海の中が酸欠状態になり魚や牡蠣の死滅など様々な被害をもたらします。

大成教授は、開発中であった試作機を、カキ筏(いかだ)に適したものに改良し、海面下10mに設置して実地実験を行いました。この時の微細気泡は直径50μm程(ビール泡の1/1,000 程度)で、泡は水中を煙のように漂い消えていたそうです。この泡の力によって、カキは死滅を免れたそうです。1998年12月にこの実験に使用されたマイクロバブルの発生機を「旋回式微細気泡発生装置」として特許出願し、2003年2月に特許3397154を取得しています。
当時のマイクロバブルの泡は、水の溶存酸素量を増やしただけでなく、生物活性効果を生んだと考えられ、それは従来の泡では得られない効果でした。

それから、マイクロサイズよりも小さいナノサイズの泡「ウルトラファインバブル」にはどのような効果があるのか?と様々な研究・開発が現在も進行しています。

ウルトラファインバブルの発生方法

ウルトラファインバブルの発生方法には大きく2種類の発生方法があります。その方法は、機械で大きな泡を破砕していくバッチ式と特殊なノズルで連続的に製造する方式があります。

ウルトラファインバブルの発生方法の種類

  • 高速旋回液流式:
  • 気泡を高速旋回液流で粉砕し、液中にマイクロバブルとウルトラファインバブルを発生させ、マイクロバブル浮上分離後、ウルトラファインバブルのみ液中に残留させる。
  • 加圧溶解式:
  • 気体を加圧して液中に過飽和で溶解させる。急減圧により、液中にマイクロバブルとウルトラファインバブルを発生させ、マイクロバブル浮上分離後、ウルトラファインバブルのみ液中に残留させる。
  • 界面活性剤添加微細孔式:
  • 界面活性剤を液体中に十分に添加し、気液界面張力を低下させて、非常に小さなガス分散孔からウルトラファインバブルを分散させる。
  • 超音波キャビテーション:
  • 液中の溶存ガスからキャビテーションによってウルトラファインバブルを生成させる。

    ウルトラファインバブルの最適な発生方法とは

    細かく定義すると上記の4つのような発生方法がウルトラファインバブルの発生方法として今日知られています。産業界で活用されるためには、必要な量を連続的にストレスなく生産できるノズルが望ましいです。
    しかし、多くの発生機には問題があります。バッチ式の発生機の問題は、一度に15〜20リットル程度の一定量しか生産できないという点…そして特殊なノズルで連続的に製造する方法の多くは外気を使用している点です。
    外気にはホコリ、ウイルス、花粉など、様々なものが混入している恐れがあり、安全面において良くありません。

    そこで開発されたのが世界で初めて日本の配管に設置が可能なUFB DUALです。(特許6182715)UFB DUALは、水圧を落とすことなく連続的に、かつ安全にウルトラファインバブルを生成することが可能です!外気を使用せずウルトラファインバブルを発生させる為、ホコリやウイルスなどが混入する恐れもありません。結果として既にメディカル、工場などセンシティブな現場でも採用がされています✨

    UFB DUALの他社との違い

    現在ウルトラファインバブルの製造に各社技術を競っていますが、数値の根拠表示に透明性・統一感はないというのが現状です。

    ウォーターデザイン社のUFB DUALは、ウルトラファインバブル試験時のデータを全て明記し、最低・最悪の条件下の中で出された数値を公開しています。(こちらはカタログに記載されています)

    まず、外気を導入しない方式であることから、水の温度・溶存酸素量を明記しています。運転時は、ウルトラファインバブルを製造できる最低の水圧である0.5kg/㎠で試験しています。(一般家庭の蛇口で2.0~3.0kg/㎠)
    検査器械のメーカー名、型式もきちんと明示しており、5回の試験の平均値で表示しています。最悪の条件下で出したデータであることから、通常使用時は、この数値を必ず超える結果が得られることとなります。(最悪の条件下を明示することで、通常使用の結果を想定できる為)

    ウォーターデザインジャパンの想い

    現在、ウルトラファインバブル水の物性どころか、泡の数やサイズによる成果の違い等も詳しくは分かっていません。泡の数やサイズも最近の検査技術の進展により、ようやく分かってきたものです。
    しかしながら、ウルトラファインバブルは徐々にその持つ役割が解明されてくる時期に来ています!

    これまでに分かっている効果や効能だけでも多くの可能性が秘められています。この技術を現場で使用して頂き、その技術成果をもとに皆さまの新技術・新製品への研究スピードが上がることをチーム一丸願っています👍🏼